Es wurde untersucht, welchen Einfluss verschiedene hochdisperse Fließregulierungsmittel, wie sie bisher in der pharmazeutischen Technologie aber auch in der Lebensmittel- und Futtermittelindustrie eingesetzt werden, auf einige ausgewählte kohäsive Schüttgüter ausüben. Dazu wurden binäre Mischungen mit variierender Konzentration an Fließregulierungsmittel und Schüttgut hergestellt und in einem Freifallmischer gemischt. Als Fließverbesserer kamen verschiedene hochdisperse Kieselsäuren, darunter eine pyrogene Kieselsäure vom Typ AEROSIL® (Evonik Degussa GmbH) und mehrere Fällungskieselsäuren vom Typ SIPERNAT® (Evonik Degussa GmbH), zum Einsatz. Maisstärke, Kartoffelstärke und Hoechst Wachs C Micropulver® dienten als kohäsive Modellsubstanzen. Für den fließregulierenden Effekt spielt die gewählte Mischdauer eine entscheidende Rolle. Denn während des Mischvorgangs werden die ehemals Mikrometer bis Millimeter großen Fließregulierungsmittelagglomerate sukzessive zerkleinert, bis sie nanoskalige Rauigkeiten auf der Schüttgutoberfläche erzeugen. Je nach gewählter Mischdauer ergeben sich somit differierende Belegungsgrade der Trägerpartikeloberfläche. Die adsorbierten Oberflächenrauigkeiten bewirken eine Vergrößerung des Haftabstands zwischen den Pulverpartikeln und eine Verkleinerung der Kontaktfläche. Dadurch reduzieren sie die interpartikulären Anziehungskräfte, die vor allem durch van-der-Waals-Kräfte verursacht werden, und verbessern somit die Fließeigenschaften des Schüttgutes. Die interpartikulären Haftkräfte der binären Mischungen wurden mit Hilfe eines Zugspannungstesters gemessen. Die Größe und Anzahl der Kieselsäureadsorbate auf der Schüttgutoberfläche wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie und anschließender bildanalytischer Auswertung (KS 300©, Carl Zeiss) bestimmt. Es konnten Unterschiede im fließregulierenden Potential der einzelnen Kieselsäuren aufgezeigt werden, die sich durch deren individuelle Tendenz zur Fragmentierung erklären lassen. Unabhängig davon, ob Mais- oder Kartoffelstärke verwendet wurde, und welche Untersuchungsmethode den Messungen zugrunde lag, wiesen die getesteten Fließregulierungsmittel eine gleich bleibende Rangfolge ihres fließverbessernden Potentials auf. Es konnte somit gezeigt werden, dass Fällungskieselsäuren sich in gleicher Weise als Fließregulierungsmittel eignen wie die bereits breit eingesetzten pyrogenen Kieselsäuren. Jedoch müssen die Agglomerate der gewählten Silica leicht und schnell zerkleinerbar sein. Dies trifft in besonderer Weise für vermahlene Produkte zu, da deren Agglomeratgefüge lockerer sind als bei unvermahlenen Substanzen. Solche Fließregulierungsmittel, die eine große spezifische Oberfläche aufweisen, das bedeutet über eine kleine Primärpartikelgröße verfügen, besitzen eine besonders feste Agglomeratstruktur, die sich beim Mischen nur schwer zerkleinern lässt. Diese Kieselsäuren sind deshalb zur Fließregulierung nur wenig geeignet. Weiterhin sind hydrophobe Kieselsäuren den hydrophilen überlegen, wenn es darum geht, die Fließeigenschaften der Pulver zu verbessern. Das Fehlen zusätzlicher Wasserstoffbrückenbindungen wird hier für die hervorragende fließverbessernde Potenz der hydrophoben Materialien verantwortlich gemacht. Spielt jedoch das Wasseraufnahmevermögen der Silica eine Rolle, so ist es von Vorteil eine hydrophile Kieselsäure einzusetzen. Hierbei übertreffen die Fällungskieselsäuren die pyrogenen Kieselsäuren sogar in der Absorptionsfähigkeit. Die Erkenntnisse stellen einen Fortschritt für die Charakterisierung der verschiedenen Silica-Typen dar. Besonders, da der Kieselsäuretyp SIPERNAT® im Vergleich zum Typ AEROSIL® noch wenig erforscht und etabliert ist. Nachteilig für die Verwendung im Pharmabereich ist allerdings die im Vergleich zu den pyrogenen Kieselsäuren niedrigere chemische Reinheit. Die Auswahl beschränkt sich hier ausschließlich auf Produkte, die über einen hohen SiO2-Gehalt verfügen und somit den Anforderungen der Ph. Eur. genügen. Die getesteten Substanzen bleiben daher vorerst interessanter für den lebensmittel- oder futtermitteltechnologischen Bereich. / This study set out to investigate by experimentation the influence of the addition of various types of high dispersive flow regulators, used in pharmaceutical technology and the food and feed sector, to some selected cohesive bulk powders. For this purpose, binary mixtures consisting of various concentrations of the flow additive and the bulk solid were prepared in a free fall mixer. Different kinds of high dispersive silica including an AEROSIL® fumed silica (Evonik Degussa GmbH) and various SIPERNAT® precipitated silicas (Evonik Degussa GmbH) were applied as flow additives. Corn starch, potato starch and Hoechst Wachs C Micropulver® represented the cohesive test materials. For the flow enhancing effect, the selected blending time plays a decisive role, as during the blending process, former large silica agglomerates were successively diminished until they form nanosized roughnesses on the host particle surface. The grade of surface coverage differs according to the duration of the blending process. The adsorbed surface roughness lead to an increase in particle distance and reduced the contact area. Thus, surface roughness diminishes the inter-particle forces which are determined mainly by the van-der-Waals-forces and improve the flow properties of the powder. The inter-particle forces were classified by a tensile strength tester and the size and the number of adsorbates were determined by scanning electron microscopy followed by the use of an image analyzing program (KS 300©, Carl Zeiss). Differences in the flow enhancing potency were shown, which can be explained by the individual tendency of each silica to form smaller fragments. Independent of which bulk solid was used - corn starch or potato starch - and the test method applied, the flow additives showed a consistent rank order of their flow regulating potency. It was demonstrated that precipitated silicas can be as suitable when used as flow regulators as fumed silicas are. An adequate fragmentation tendency must be a precondition for the use as a force reducer, implying that the silica must form small aggregates in a short period of time. Particularly fine ground silicas are composed of agglomerates which can easily be destroyed. It was shown very impressively that those silicas with a high specific surface consist of smaller primary particles which form stronger agglomerates. These types do not represent adequate flow conditioners. Hydrophobic silicas are superior force reducers compared to hydrophilic ones. The lack of additional hydrogen bonds seems to be the reason for the better flow regulating effect of the hydrophobic materials. However, if water adsorbing capacity is of importance, hydrophilic silicas are more suitable. In this case, the precipitated silicas even outperform the fumed silicas. This study has made progress in the characterization of different silica types in order that the various possible applications of each type may become clearer, particularly, as the SIPERNAT®-type is not currently as well established as the AEROSIL®-type. A disadvantage of precipitated silicas in comparison to fumed silicas is their lower chemical purity. Only those products which offer a high SiO2-content conform to Ph. Eur.. It is for this reason that these materials are more suitable for use in the food and feed industry than in the pharmaceutical sector.

Der Einfluss der Mischintensität sowie der Härte des Trägermaterials auf die Fließregulierung trockener Pulver wurde untersucht. Binäre Mischungen aus Maisstärke bzw. DATEM und diversen nanostrukturierten Fließregulierungsmitteln vom Typ AEROSIL, SIPERNAT und PRINTEX wurden in einem Turbula-Freifallmischer bzw. in einem Somakon-Labormischer hergestellt und mithilfe eines Zugspannungstesters hinsichtlich ihrer Fließeigenschaften charakterisiert. Es zeigte sich, dass der Energieeintrag während des Mischens einen großen Einfluss auf die Potenz der Fließregulierungsmittel hat, da das Zugspannungsminimum durch intensiveres Mischen wesentlich schneller erreicht werden kann. Es ist allerdings nicht möglich, den charakteristischen Wert der minimal erreichbaren Zugspannung durch Anwendung höherer Scherkräfte weiter abzusenken. Die optimale Mischzeit sollte nicht überschritten werden, da ansonsten ein Verlust der Fließfähigkeit eintritt. Es konnte gezeigt werden, dass der Verlust der fließregulierenden Wirkung auf eine Abflachung der Gastpartikeladsorbate zurückzuführen ist, welche nun zu klein sind, um als Oberflächenrauigkeiten zu fungieren. Eine Fließregulierung der weichen Modellsubstanz DATEM war mit allen nanostrukturierten Materialien möglich. Die weichen Schüttgutteilchen sind somit in der Lage, ausreichend Energie aufzubringen, um größere Agglomerate der Gastpartikel zu zerstören und diese anschließend zu adsorbieren. Die Reihenfolge der Einstufung des fließregulierenden Potenzials unterscheidet sich jedoch stark von den bei Maisstärke erhaltenen Ergebnissen. Es zeigte sich, dass die Gastpartikel-Schicht nach längerem Mischen kompaktiert, jedoch nicht in die Trägeroberfläche eingedrückt wird. / The influences of different mixing conditions and the hardness degree of the host particles on the flow regulation of dry powders were investigated. Binary mixtures of corn starch or DATEM respectively and different types of highly dispersed materials (AEROSIL, SIPERNAT and PRINTEX) were prepared. A tensile strength tester was used to characterize flow properties of the powders. The energy input during mixing has a strong influence on the potency of flow regulators in binary powder mixtures concerning the mixing time needed to reach the minimum achievable tensile strength. Though it was not possible to fall short this limit value of achievable tensile strength applying higher shear forces. However, one has to be careful not to exceed mixing time until a loss of flowability occurs. It has been shown that the loss of the flow regulating effect is due to a flattening of the guest particle adsorbates which are now too small to act as surface roughnesses. All tested nanostructured materials were able to improve the flowability of the soft powder DATEM. In spite of apparently soft material properties the DATEM particles are able to provide sufficient energy in order to split up and then adsorb larger agglomerates of the host particles. However, the rating of the flow regulating potential is quite different from the results obtained with the test substance corn starch. It has been shown that the silica coating becomes more compact in the course of mixing but is not pressed into the surface of the host particles.

Basierend auf dem Auslauftrichter nach DIN ISO 4324 wurde ein neuartiges Gerät zur Bestimmung der Fließeigenschaften von Schüttgütern entwickelt. Der modifizierte Auslauftrichter zerstört mit Hilfe eines speziellen Rührwerkzeuges ausflussverhindernde Schüttgutbrücken. Durch Charakterisierung des Ausflussverhaltens eines Modellschüttgutes (Aerosil 200/Maisstärke) konnten verschiedene Prozessparameter identifiziert werden, die eine Abhängigkeit von unterschiedlichen Fließeigenschaften des Modellschüttgutes aufweisen. Mit Hilfe des modifizierten Auslauftrichters wurden im weiteren Teil dieser Arbeit binäre Mischungen aus einem Fließregulierungsmittel und Maisstärke auf ihr Fließverhalten untersucht. Hierdurch konnte eine Aussage über das fließregulierende Potential der Nanomaterialien erhalten werden. Es zeigte sich, dass die Primärpartikelgröße, die Aggregatfestigkeit und der hydrophile/hydrophobe Charakter der jeweiligen Nanomaterialien einen entscheidenden Einfluss auf das fließregulierende Potential der Nanomaterialien besitzten. / Based on an outflow funnel designed according to DIN ISO 4324, it was devised a new instrument for determining the flow properties of bulk materials. Using a special stirrer, the modified outflow funnel destroys any bulk material arch obstructing the outflow process. Characterizations of the discharged Aerosil 200 and corn starch mixtures pointed out several parameters of the modified outflow funnel, which show a significant dependence on different flow properties. In the second part of these present paper, further bulk material mixes, composed of a glidant and cornstarch have been evaluated on the basis of the modified outflow funnel parameters. Analogous to Rumpf's theoretical roughness model, the glidant acts as "artificial" surface roughness, thus predetermining interparticle adhesion forces between cornstarch particles. In this, the extent (effectiveness) and the speed (efficiency) of the adhesion force reduction are determined by the type of flow regulator used and are referred to as its potency.

Schüttgüter in Form von Pulvern oder Granulaten stellen sowohl eigenständige Arzneiformen als auch häufige Zwischenprodukte bei der Arzneimittelherstellung dar. Um die Einheitlichkeit der Dosierung zu gewährleisten, ist die Fließfähigkeit als eines der zentralen Qualitätsmerkmale anzusehen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Veränderung der fraktalen Dimension D der Partikeloberflächen in binären Mischungen von α-Lactose-Monohydrat (GranuLac® 200) und hydrophilem hochdispersem Sili-ciumdioxid (Aerosil® 200) in Abhängigkeit von der Mischzeit untersucht. Hierbei kamen sowohl die Ras-terkraftmikroskopie als auch verschiedene Adsorptionsmethoden zur Anwendung. Ziel war es, die prin-zipielle Durchführbarkeit der beschriebenen Techniken sowie deren Anwendbarkeit auf das vorliegende Modellsystem zu prüfen und die ggf. bestehende Korrelation zwischen D und den Ergebnissen der Zug-spannungstests aufzuzeigen. / Bulk solids like powders or granulates are dosage forms of their own as well as regular intermediates in pharmaceutical production. Flowability is considered a key prerequisite for uniformity of dosage. In the survey reported here the effect of blending time on particle surface fractal dimension D of binary mixtures of α-lactose monohydrate (GranuLac® 200) and hydrophilic highly dispersible silicon dioxide (Aerosil® 200) was investigated by use of atomic force microscopy as well as several adsorption tech-niques. Aim of the study was to test the described methods for applicability to the current model and to identify the correlation between D and the tensile strength, if any.

Die Fließfähigkeit eines pharmazeutischen Schüttguts spielt insbesondere bei der Herstellung von volumendosierten Arzneiformen, wie beispielsweise Tabletten, eine große Rolle. Häufig kommen deshalb sogenannte Fließregulierungsmittel zum Einsatz, um eine ausreichende Fließfähigkeit zu gewährleisten. Der Prozess der Fließregulierung kann mit einer Abnahme der van der Waals Kräfte zwischen den einzelnen Schüttgutpartikeln beschrieben werden. Diese Reduktion der Haftkraft beruht auf der Anlagerung von Adsorbaten des Fließregulierungsmittels an die Oberfläche der Trägerpartikel. Im Rahmen der Arbeit sollten sowohl die Einflussfaktoren des Schüttguts als auch die des Fließregulierungsmittels auf den Prozess der Fließregulierung geprüft werden. Es wurde gezeigt, dass die Morphologie eines Schüttguts großen Einfluss auf den Prozess der Fließregulierung besitzt. Je glatter die Oberfläche eines Schüttguts ist, desto weniger Fließregulierungsmittel wird ungenutzt eingelagert. Es steht demzufolge mehr Fließregulierungsmittel als Abstandshalter zwischen den einzelnen Schüttgutpartikeln zur Verfügung, was wiederum zu einer Reduktion der van der Waals Kräfte und somit zur Fließverbesserung führt. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Beurteilung des Einflusses der Primärpartikelgröße eines Fließregulierungsmittels auf seine fließregulierende Potenz. Hierzu wurden Kieselsäurenanopartikel synthetisiert, die sich lediglich in ihren Primärpartikelgrößen unterscheiden. Mit Hilfe des Sol-Gel-Prozesses innerhalb einer Mikroemulsion wurden prozesssicher diskrete, sphärische und einheitliche Kieselsäurenanopartikel in einem Größenbereich von 8 nm bis 100 nm erhalten. Um den Einfluss der Primärpartikelgröße zu prüfen, wurden die Schüttgüter Maisstärke und Lactose mit den synthetisierten Kieselsäuren versetzt und in einem Turbula-Mischer gemischt. Die Beurteilung der Potenz der Fließregulierungsmittel in Kombination mit dem jeweiligen Schüttgut erfolgte mittels Messungen am Zugspannungstester. Für beide Schüttgüter wurde eine eindeutige Korrelation zwischen der Primärpartikelgröße und der Potenz des Fließregulierungsmittels festgestellt, wobei je nach Schüttgutmorphologie unterschiedliche Ergebnisse für die optimale Primärpartikelgröße des Fließregulierungsmittels erhalten wurden. Die Auswahl eines Fließregulierungsmittels sollte demnach unter Beachtung seiner Primärpartikelgröße in Anpassung an die Schüttgutbeschaffenheit erfolgen. Somit kann der Fließregulierungsprozess zukünftig systematischer gestaltet werden. / The flowability of a pharmaceutical powder plays a major role, especially in the production of volume-dosed dosage forms like tablets. Therefore, often so called flow regulators are used to ensure sufficient fluidity. The process of flow regulation can be described by a decrease of van der Waals forces between individual bulk particles. This reduction of adhesion strength is due to the addition of adsorbates of the flow control agent to the surface of the carrier particles. In the context of this work the influence factors of the bulk material as well as the flow control agent on the process of flow regulation should be examined. It was shown that the morphology of a bulk material has great influence on the process of flow regulation. The smoother the surface of a bulk material, the less flow-regulator is stored unused. Therefore, more flow control agent is available that acts as a spacer between the bulk particles leading to a reduction of the van der Waals forces and an improvement of the flowability. Another focus was on assessing the influence of the primary particle size of a flow control agent on its flow regulating potency. For this purpose, silica nanoparticles were synthesized, which differ only in their primary particle sizes. Using the sol-gel process within a micro-emulsion it was possible to produce reliably discrete, spherical and uniform silica nanoparticles in a size range of 8 to 100 nm. To examine the influence of the primary particle size, the synthesized silicas were added to corn starch and lactose and then mixed in a turbula mixer. The evaluation of the potency of the flow-regulating agents in combination with the respective bulk material was performed by measurements with a tensile strength tester. For both bulk materials a clear correlation between the primary particle size and the potency of a flow regulating agent was found. Different results for an optimal primary particle size of the flow control agent were obtained depending on the bulk morphology. Therefore, the selection of a flow control agent should be made in accordance with its primary particle size depending on the bulk composition. Thus, the flow-regulating process should be more systematically in the future.

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss hochdisperser, nanoskaliger Materialien auf die Fließregulierung eines speziell ausgesuchten Trägermaterials mit einer unregelmäßigen Partikelform und einer breiten Partikelgrößenverteilung untersucht. Als Modellsubstanz diente gemahlenes, kristallines Laktosemonohydrat im Vergleich zu Maisstärke mit gleichmäßiger Partikelform. Es wurde nachgewiesen, dass die Wirkung von Fließregulierungsmitteln auch bei kantigen Partikeln mit rauer Oberfläche wie gemahlener Laktose auf der Adsorption kleiner Agglomerate des nanoskaligen Fließregulierungsmittels beruht. Zur Charakterisierung der Fließeigenschaften von Pulvern verschiedener Morphologie stellt der Zugspannungstester eine alternative Methode dar. Anhand von Vergleichsmessungen mit der Scherzelle nach Jenike wurde gezeigt, dass der Zugspannungstester eine geeignete Methode ist. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit lag auf der Entwicklung eines geeigneten Prämixes für den Einsatz von Fließregulierungsmitteln. Als Basis eines Prämixes sind grundsätzlich beide Trägermaterialien geeignet, Maisstärke ist der Laktose aber überlegen. In Prämixen mit Anteilen von 10 % Nanomaterial ist der Träger in der Lage das Fließregulierungsmittel zu zerteilen und zu adsorbieren. Diese Adsorbate werden in einer Endmischung schnell an die neu hinzugekommenen Partikel übertragen. Bei Einsatz eines Prämixes sinkt die Zugspannung mit steigender Mischzeit schneller als bei einer Direktmischung der Komponenten. Auch die Handhabung eines Prämixes hat sich als erheblich einfacher als die des reinen Nanomaterials herausgestellt. Die untersuchten Vormischungen sind sehr gut fließfähig und stauben kaum. Prämixe sind eine gute Option, Fließregulierungsmittel vorteilhaft in Pulvermischungen einzubringen. Eine Zugabe von zwei oder auch fünf Prozent eines Prämixes aus 10 % (m/m) Fließregulierungsmittel und Maisstärke statt der direkten Zugabe von 0,2 % bis 0,5 % Nanomaterial stellt eine verfahrenstechnische Verbesserung beim industriellen Einsatz von Fließregulierungsmitteln dar. / In the present thesis the influence of highly dispersed, nanoscaled materials on the flow regulation of host materials with uneven particle shape and a broad spectrum of particle sizes was analysed. Ground crystalline lactose monohydrate was chosen as a model substance in contrast to corn starch with its round to cubic shape. This thesis proved that glidants have an effect on edged particles with rough surface by adsorption of small agglomerates on the surface as well. As a second finding the tensile strength tester was found as an appropriate device to characterise flow properties of dry powders of different morphology. Comparative measurements with a Jenike shear cell showed good negative correlation of tensile strength and flow factor defined by Jenike. Another emphasis of this thesis was to develop an appropriate premix for the use of glidants. In a first step, a capable host had to be found. This host should be able to destroy and adsorb the glidant in an effective way. In a second step these adsorbates must be interchanged quickly with newly added components of the powder. The examined fillers were appropriate host materials for flow regulators. For corn starch as host of the premix, significantly lower tensile strengths were obtained compared with those observed with lactose as host. Within premixes containing 10 % of the glidant the host material was able to fragmentate and adsorb the flow regulator appropriately. These adsorbates were transferred quickly to newly added particles. Premixes of corn starch and glidant were able to reduce the tensile strength of newly added particles to the minimum tensile strength faster compared to the direct mixture. The handling of a premix had shown to be much easier compared with the pure glidant. The analysed premixes were free-flowing and raised less dust in comparison with the flow regulator on its own. A premix of filler and flow additive is an interesting option for processing of pharmaceutical dosage forms. The addition of two or even five percent of a premix consisting of corn starch and 10% (w/w) silica to the final formulation is a real improvement to the industrial standard of adding 0.2 to 1 % of pure flow regulator.

Zusammenfassend stellen sich die hydrophoben Nanomaterialien als die optimalen Fließregulierungsmittel dar (Ausnahme: Printex® G). Die Agglomerate des hochpotenten hydrophoben Ruß-Derivats Printex® 95 liegen von Herstellerseite bereits in genügend zerkleinerter Form vor, so daß keine weitere Zerkleinerung während des Mischvorganges erforderlich ist. Infolgedessen adsorbiert es mit höchster Geschwindigkeit an die Oberfläche der Schüttgutpartikel und übernimmt dort die Funktion von Oberflächenrauhigkeiten. In der Folge der werden die interpartikulären Haftkräfte sehr schnell minimiert. Im Gegensatz zu den hydrophilen Nanomaterialien zeigt Printex® 95 keinen ausgeprägten Wiederanstieg der Zugspannungen selbst nach sehr langen Mischzeiten von 4320 Minuten. Durch die Verwendung des hydrophoben Ruß-Derivates Printex® 95 werden Pulvermischungen erhalten, die zudem weitestgehend unempfindlich sind gegenüber Kapillarkräften bei erhöhten Umgebungsfeuchten. Das hydrophobe Printex® 95 vereint damit praktisch alle gewünschten Eigenschaften eines optimalen Fließregulierungsmittels und es kann als Modellsubstanz für die Entwicklung noch potenterer Nanomaterialien dienen. Bisher stand das nicht abschließend beurteilte cancerogene Potential dieses Stoffes einer breiten Anwendung entgegen. / Summing up it can be said that hydrophobic nanomaterials are highly potent glidants (with exception of Printex® G). The agglomerates of the top-rated hydrophobic Printex® 95 are already small enough because of the manufacturing process, so that they do not have to be broken up during the mixing process. As a consequence, Printex® 95 is adsorbed most quickly on the surface of corn starch to fulfill the function of surface asperities. Because of this increasing surface roughness the interparticle forces are rapidly diminished. In contrast to all the hydrophilic nanomaterials, Printex® 95 does not show a pronounced re-increase in tensile strength even after a blending time of 4320 minutes. Moreover the binary powder mixtures with Printex® 95 are very robust against capillary forces at higher moisture levels. Altogether, it can combine all the requested demands for a top-rated glidant and may also serve as a model nanomaterial in order to develop further glidants. So far it could not be applied broadly since its cancerigenous potential has not been finally evaluated.

Die Fließeigenschaften von Schüttgütern spielen in vielen Industriezweigen eine entscheidende Rolle. Dies gilt speziell für die pharmazeutischen Industrie wo sie als Anfangs-, Zwischen- und Endprodukt vorkommen. Dort werden sie meist in Silos gelagert und müssen so durch Röhrensysteme fließen um verarbeitet zu werden. Dabei tritt das Problem der Brückenbildung häufig auf. Der Auslauftrichter stellt eine neue Methode dar, die Fließeigenschaften und speziell die Brückenbildung von Pulvern zu untersuchen. Das zu untersuchende Pulver wird in einen verschließbaren Trichter ohne angesetztes Rohr eingefüllt. Nach der Öffnung des Verschlusses fließt ein kohäsives Pulver wegen der Brückenbildung nicht aus dem Trichter. Dabei bestimmen die interpartikulären Kräfte die Stärke und die Dimensionen der Brücke. Es wird daher angenommen, dass eine Messung der zur Zerstörung der Brücken notwendigen Kräfte Rückschlüsse auf den Ort der Brückenbildung und der Fließeigenschaften des Schüttgutes erlaubt. Die Untersuchung der Brückenbildung mit dem modifizierten Auslauftrichter zeigte, dass die Brücken, die den Pulverfluss behindern, nur im unteren Viertel des Trichters auftreten. Diese Brücken können durch ein spezielles Rührwerkzeug zerstört werden und damit ein Pulver zum Ausfließen bringen. Die Messung des notwendigen Drehmoments lässt Rückschlüsse auf die Kohäsion des Pulvers zu. Während der Messung korrelieren der Drehmoment-Anstieg und -Abfall mit dem pulsierenden Ausflussverhalten der Pulver. Auch sehr langsame Rotationsgeschwindigkeiten können ein Pulver zum Ausfließen bringen. In einem Bereich von 0,5 bis 3 U/min ist ein fast linearer Zusammenhang zwischen Rotationsgeschwindigkeit und Ausflusszeit zu beobachten. Eine weitere Zunahme der Rotationsgeschwindigkeit führt aber nicht zu einer weiteren Verkürzung der Ausflusszeiten. Nach einer mathematischen Aufbereitung der Messkurven bei 10 bis 20 U/min konnte eine Korrelation zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit und dem Drehmoment gefunden werden. Ein bereits entwickelter Auslauftrichter war jedoch nicht in der Lage neue und für diese Arbeit relevante Fragen zu beantworten, da die Messtechnik und die Auflösung der Messsignale unzureichend war. Daher wurden zunächst einige technische Veränderungen vorgenommen. Am Ende jedoch musste der Auslauftrichter komplett neu aufgebaut werden. Um leichter reproduzierbare Ergebnisse zu erhalten war es notwendig die Messungen unter klimatisierten Bedingungen (relative Feuchte und Temperatur) durchzuführen. Speziell die Feuchtigkeit hat einen entscheidenden Einfluss auf das Ausflussverhalten. Es wurde überprüft, ob die Rotationsgeschwindigkeit einen Einfluss auf das maximale Drehmoment zur Brückenzerstörung hat. Versuche zeigten jedoch, dass ein derartiger Zusammenhang nicht besteht. Das lawinenartige Fließen des Pulvers bei langsamen Rotationsgeschwindigkeiten warf die Frage auf, ob die Höhe der Massepeaks vom Rührwerkzeug abhängt. Ein Experiment konnte jedoch zeigen, dass ein derartiger Zusammenhang nicht besteht, wenn die Rührer eine Mindestgröße besitzen. Bis zu dieser Höhe ist die entleerte Masse proportional zum Volumen welches der Rührer als Rotationskörper besitzt. Es wird daher angenommen, dass diese Höhe mit der Brückenbildungszone identisch ist. Abschießend sollte untersucht werden, wo genau und wie stark die Brücken sind. Nach dem mathematisch physikalischen Zusammenhang, der anhand einer idealviskosen Flüssigkeit überprüft wurde, ergibt sich eine Abhängigkeit des Drehmoments von der dritten Potenz der Länge der Rührelemente. In Bezug auf diesen Zusammenhang wurden die Ergebnisse der Messungen von Starch® 1500 und als weitere Substanz Prosolv® SMCC 50 untersucht. Betrachtet man hierbei die Drehmomentmaxima so ist der relative Anstieg des Drehmomentes in der Brückenzone am größten. Pulver oberhalb der Brückenzone zeigt dabei das Verhalten einer idealviskosen Flüssigkeit. / Powder flow properties are very important for many industries. Especially in pharmaceutical technology where powders are used as starting, intermediate and final products. They are mostly stored in hoppers and have to flow through funnels or tubes when processed. In this case arching is the problem occurring most often. The outflow-funnel is a new method of examining powder flow properties and especially arching. The powder to be characterised is filled into a funnel with a closable outlet which has no attached tube. Owing to arching a cohesive powder will not flow out after opening the funnel. The interparticular forces determine the strength and the thickness of the arches. Therefore it is assumed that measuring the forces needed to destroy these structures should allow for a simple characterisation of the height of the arches as well as the flow properties of powders. The examination of arching with the outflow-funnel showed, that the arches, which inhibit the flow of powder, occur at the lower quarter of the funnel only. These arches can be destroyed by a special stirrer which allows the powder to flow out of the funnel. Measuring the necessary forces (torque) leads to information about the cohesion of the powder. During measuring increasing and later decreasing forces correlate with a pulsating flow of the powder out of the funnel. Even a very slow rotating stirrer is able to bring the powder to flow. At a range of 0.5 to 3 rpm an almost linear connection between rotation speed and time of outflow occurs. But a further increase of rotation speed must not lead to a shorter time of outflow. With a mathematical transformation of the resulting curves a correlation between torque and forced flow was shown at a rotation speed between 10 and 20 rpm. An afore investigated outflow funnel could not be used to answer the new and different questions of this work because it had several limitations as regards measuring techniques. Therefore some technical modifications were necessary at the beginning of the work. At last the outflow funnel had to be completely reconstructed. The ability to measure under humidity and temperature conditioned atmosphere was key to get results which can be reproduced easily. Especially humidity has a substantial influence on flow behaviour. The question was investigated, if the rotation speed has an influence on the maximum torque needed to destroy the arches. Experiments showed, that no such connection exists. The flow like an avalanche of the powder at slow rotation speeds brought up the question if the height of the mass peaks depends on the art of the stirrer. An experiment showed, that there is no difference in the mass peaks when the stirrers exceed a definite height. Up to this critical height the mass of powder that leaves the funnel is proportional to the volume of the stirrer considered as a rotation body which seems to corroborate the fact that this zone is identical with the zone of arching. The last question to answer was where exactly the arches build up and how strong they are. As to the mathematical and physical context, which was proved with a liquid of ideal viscosity, a dependence of the torque, on the third power of the length of the stirrer bars, was found. Referring to this connection, the results of measuring Starch® 1500 and Prosolv® SMCC 50, as an additional other substance, were evaluated. Looking at the torque maximums the relative increase of torque in the zone of arching was greater than elsewhere. Powder above the zone of arching behaves like a liquid of ideal viscosity.

Um die Leistung eines Zerkleinerungsprozesses zu maximieren, kann die Effektivität eines Kegelbrecher-Designs schnell und präzise durch ROCKY DEM evaluiert werden. Tatsächlich brechen Partikel, wenn sie einer ausreichenden Stoßenergie ausgesetzt sind. Diese Energie ist die ausgeführte Arbeit des Systems, um ein Teilchen zu brechen. Weiterhin berücksichtigt das Potapov-Donaue-Bruchmodell die Bruchfestigkeit der Teilchen und M. M ist eine Materialkonstante, die mit der Fragmentgrößenverteilung zusammenhängt. Diese Parameter werden durch ein Kalibrierverfahren ausgewählt, das eine Reihe von Freien-Tropfen-Labortests beinhaltet. Die Anzahl der notwendigen Tests hängt von den probabilistischen Überlegungen zu den Ergebnissen. Sobald die Parameter erhalten sind, wird eine ROCKY-Diskrete-Element-Methode-Simulation eines Kegelbrechers durchgeführt. Zuerst werden die Teilchen über dem Brecher kumuliert. Danach dreht und kippt der Kegelbrecher, um die Partikel an den Innenwänden zu zerkleinern. Damit können wir zeigen, dass die Maximierung des Massenflusses für eine gegebene Teilchenverteilung erreicht wird.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit dem Verhalten von Vibrationsförderern. Speziell für Förderer, welche nach dem Gleitprinzip arbeiten, werden Zusammenhänge zwischen der Antriebslage, dem Fördergut sowie der Ausrichtung des Förderorgans beschrieben. Durch Anwendung der vorgestellten Prinzipien wird eine Berechnungsmethode für die Fördergeschwindigkeit abgeleitet und anschließend mit Versuchswerten verglichen. / This paper deals with the behavior of vibrating conveyors. Especially for conveyors, using a sliding principle of movement, relations between the drive position, the conveyed goods and the orientation of the means of transport are described. By applying the principles presented, a method for calculating the conveying velocity is derived and compared with experimental values.